Страница 74 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. При нормальных условиях для фтора в отличие от иода не характерно следующее свойство:

1) газообразное состояние

2) ядовитость

3) светло-жёлтый цвет

4) тёмно-фиолетовый цвет

Решение

Для того чтобы ответить на вопрос, необходимо проанализировать физические свойства галогенов — фтора ($F_2$) и иода ($I_2$) — при нормальных условиях (температура 0 °C и давление 1 атм).

Фтор ($F_2$) при нормальных условиях представляет собой газ светло-жёлтого цвета. Он чрезвычайно химически активен и ядовит.

Иод ($I_2$) при нормальных условиях — это твёрдое вещество, состоящее из кристаллов тёмно-фиолетового цвета с металлическим блеском. Пары иода также имеют фиолетовый цвет. Иод тоже ядовит.

Теперь рассмотрим предложенные варианты в соответствии с условием задачи: найти свойство, которое не характерно для фтора, но характерно для иода.

1) газообразное состояние

Для фтора при нормальных условиях характерно газообразное состояние. Следовательно, этот вариант не подходит.

2) ядовитость

Ядовитость является свойством как фтора, так и иода. Так как это свойство характерно для фтора, этот вариант не подходит.

3) светло-жёлтый цвет

Светло-жёлтый цвет — это как раз характерная окраска газообразного фтора. Следовательно, этот вариант не подходит.

4) тёмно-фиолетовый цвет

Тёмно-фиолетовый цвет не характерен для фтора (он светло-жёлтый). В то же время, это характерный цвет для кристаллов и паров иода. Таким образом, это свойство не характерно для фтора, в отличие от иода. Этот вариант является правильным.

Ответ: 4

6. Наибольшей будет скорость реакции

1) $Cl_2 + Na \rightarrow$

2) $F_2 + Na \rightarrow$

3) $I_2 + Mg \rightarrow$

4) $Br_2 + Mg \rightarrow$

Решение

Скорость химической реакции зависит от нескольких факторов, одним из которых является природа (химическая активность) реагирующих веществ. В данном задании необходимо сравнить скорости четырех реакций, в которых участвуют щелочной металл (натрий), щелочноземельный металл (магний) и галогены.

Для того чтобы определить, какая из реакций будет протекать с наибольшей скоростью, нужно сравнить активность металлов и неметаллов, участвующих в реакциях.

1. Сравнение активности металлов: Натрий ($Na$) и Магний ($Mg$).

Натрий — щелочной металл, находится в I группе главной подгруппы периодической системы. Магний — щелочноземельный металл, находится во II группе главной подгруппы. В одном и том же периоде (в данном случае, в третьем) металлические свойства, а следовательно и химическая активность металлов, ослабевают слева направо. Таким образом, натрий является более активным металлом, чем магний ($Na > Mg$). Реакции с участием натрия будут протекать, как правило, быстрее, чем с участием магния, при прочих равных условиях.

2. Сравнение активности неметаллов (галогенов): Фтор ($F_2$), Хлор ($Cl_2$), Бром ($Br_2$) и Йод ($I_2$).

Все эти элементы относятся к галогенам (VII группа главная подгруппа). Неметаллические свойства и химическая активность галогенов уменьшаются в группе сверху вниз с увеличением порядкового номера. Это связано с увеличением радиуса атома и уменьшением электроотрицательности. Следовательно, ряд активности галогенов выглядит следующим образом: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$. Фтор — самый активный из всех галогенов и самый сильный окислитель.

3. Анализ предложенных реакций:

• 1) $Cl_2 + Na \rightarrow$ : реакция активного галогена с очень активным металлом.
• 2) $F_2 + Na \rightarrow$ : реакция самого активного галогена с очень активным металлом.
• 3) $I_2 + Mg \rightarrow$ : реакция наименее активного из предложенных галогенов с менее активным металлом.
• 4) $Br_2 + Mg \rightarrow$ : реакция менее активного галогена с менее активным металлом.

Наибольшая скорость будет у той реакции, в которой участвуют наиболее активные вещества. Сравнивая все четыре варианта, мы видим, что реакция между фтором и натрием (вариант 2) объединяет самый активный неметалл (фтор) и самый активный металл (натрий) из представленных. Реакция фтора с натрием протекает со взрывом даже при низких температурах, что свидетельствует о чрезвычайно высокой скорости реакции.

Таким образом, наибольшей скоростью будет обладать реакция $F_2 + Na$.

Ответ: 2.

7. Укажите признак протекания реакции между хлором и раствором иодида калия.

1) выделение газа

2) выпадение осадка

3) появление коричневой окраски

4) растворение осадка

Решение

Реакция между хлором ($Cl_2$) и раствором иодида калия ($KI$) является реакцией замещения. В ряду активности галогенов хлор стоит выше иода, поэтому он способен вытеснять иод из его солей.

Уравнение химической реакции:
$Cl_2 + 2KI \rightarrow 2KCl + I_2$

В результате реакции образуются два продукта: хлорид калия ($KCl$) и молекулярный иод ($I_2$).
Хлорид калия является бесцветной солью, хорошо растворимой в воде, поэтому его образование не сопровождается видимыми изменениями.
Молекулярный иод ($I_2$) — это твёрдое вещество, которое плохо растворяется в воде. Однако в водном растворе иодида калия (который присутствует в избытке) иод растворяется хорошо, образуя ион трииодида ($I_3^-$), имеющий характерную коричневую или бурую окраску.

$I_2 + I^- \rightleftharpoons I_3^-$

Таким образом, основным видимым признаком протекания этой реакции является изменение цвета раствора с бесцветного на коричневый.

Проанализируем предложенные варианты:

1) выделение газа
В результате реакции газообразные вещества не образуются. Хлор является реагентом, а не продуктом.

2) выпадение осадка
Выпадение тёмного осадка иода возможно только при очень высоких концентрациях, но основным и первым признаком является изменение цвета раствора, так как образующийся иод растворяется в избытке $KI$.

3) появление коричневой окраски
Это правильный признак. Появление коричневой окраски обусловлено образованием свободного иода и ионов трииодида в растворе.

4) растворение осадка
В исходной системе нет осадка, который мог бы раствориться. Иодид калия находится в виде прозрачного раствора.

Ответ: 3

8. Сила галогеноводородных кислот в ряду $HCl$ – $HBr$ – $HI$

1) увеличивается

2) не изменяется

3) сначала увеличивается, затем уменьшается

4) уменьшается

Решение

Сила кислот в ряду галогеноводородов ($HCl$, $HBr$, $HI$) определяется способностью молекулы диссоциировать в водном растворе на ионы, то есть отдавать протон $H^+$. Процесс диссоциации можно представить уравнением: $HX \rightleftharpoons H^+ + X^-$ где $X$ — это атом галогена (в данном случае $Cl$, $Br$ или $I$). Чем легче молекула отдает протон, тем сильнее кислота.

На легкость отщепления протона влияют два основных фактора: полярность связи $H–X$ и энергия (прочность) связи $H–X$.

1. Полярность связи. Электроотрицательность галогенов уменьшается при движении вниз по группе: $Cl > Br > I$. Следовательно, полярность связи в ряду $HCl — HBr — HI$ также уменьшается. Исходя только из этого фактора, можно было бы ошибочно предположить, что сила кислот уменьшается.

2. Энергия связи. При движении вниз по группе галогенов увеличивается их атомный радиус. Это приводит к увеличению длины связи $H–X$ в ряду $HCl < HBr < HI$. Чем длиннее связь, тем она слабее и тем меньше энергии требуется для ее разрыва. Таким образом, прочность связи уменьшается: $E(H-Cl) > E(H-Br) > E(H-I)$.

Для галогеноводородных кислот (начиная с $HCl$) определяющим фактором является именно энергия связи. Поскольку связь $H-I$ самая длинная и, следовательно, самая слабая, иодоводородная кислота ($HI$) диссоциирует легче всего. Соляная кислота ($HCl$), имея самую прочную связь в этом ряду, является самой слабой из трех.

Таким образом, сила кислот в ряду $HCl — HBr — HI$ возрастает.

Ответ: 1) увеличивается.

9. Бромоводородная кислота ($\text{HBr}$) реагирует с каждым из двух веществ:

1) магний ($\text{Mg}$) и хлорид натрия ($\text{NaCl}$)

2) медь ($\text{Cu}$) и оксид меди(II) ($\text{CuO}$)

3) гидроксид железа(II) ($\text{Fe(OH)}_2$) и нитрат серебра ($\text{AgNO}_3$)

4) гидроксид натрия ($\text{NaOH}$) и ртуть ($\text{Hg}$)

Бромоводородная кислота ($HBr$) является сильной кислотой. Для решения задачи необходимо проанализировать возможность реакции каждого из предложенных веществ с $HBr$. Кислоты реагируют с металлами, стоящими в ряду активности до водорода, с основными и амфотерными оксидами, с основаниями и амфотерными гидроксидами, а также с солями, если в результате реакции образуется осадок, газ или более слабая кислота.

1) магний и хлорид натрия

Магний ($Mg$) — это активный металл, который находится в ряду активности до водорода. Следовательно, он будет реагировать с бромоводородной кислотой, вытесняя водород:
$Mg + 2HBr \rightarrow MgBr_2 + H_2\uparrow$
Хлорид натрия ($NaCl$) — это соль сильной кислоты ($HCl$) и сильного основания ($NaOH$). Бромоводородная кислота ($HBr$) также является сильной. Реакция обмена между ними не идет, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита.
$NaCl + HBr \not\rightarrow$
Поскольку реагирует только одно вещество из пары, этот вариант неверный.

2) медь и оксид меди(II)

Медь ($Cu$) — металл, стоящий в ряду активности после водорода. Она не способна вытеснять водород из кислот-неокислителей, к которым относится $HBr$.
$Cu + HBr \not\rightarrow$
Оксид меди(II) ($CuO$) — это основный оксид, который вступает в реакцию нейтрализации с кислотами с образованием соли и воды.
$CuO + 2HBr \rightarrow CuBr_2 + H_2O$
Этот вариант также неверный.

3) гидроксид железа(II) и нитрат серебра

Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — это нерастворимое основание, которое легко реагирует с кислотами в реакции нейтрализации.
$Fe(OH)_2 + 2HBr \rightarrow FeBr_2 + 2H_2O$
Нитрат серебра ($AgNO_3$) — растворимая соль. При реакции с бромоводородной кислотой происходит реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в кислотах осадок бромида серебра ($AgBr$) желтоватого цвета.
$AgNO_3 + HBr \rightarrow AgBr\downarrow + HNO_3$
Оба вещества реагируют с $HBr$, следовательно, этот вариант является правильным.

4) гидроксид натрия и ртуть

Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание (щёлочь), которое активно вступает в реакцию нейтрализации с кислотами.
$NaOH + HBr \rightarrow NaBr + H_2O$
Ртуть ($Hg$) — металл, стоящий в ряду активности после водорода, поэтому она не реагирует с бромоводородной кислотой.
$Hg + HBr \not\rightarrow$
Этот вариант неверный.

Решение
Проанализировав все варианты, мы установили, что оба вещества — гидроксид железа(II) и нитрат серебра — вступают в реакцию с бромоводородной кислотой. Гидроксид железа(II) вступает в реакцию нейтрализации, а нитрат серебра — в реакцию ионного обмена с образованием осадка.
Ответ: 3

10. Сокращённое ионное уравнение $Ag^+ + Br^- = AgBr \downarrow$ соответствует взаимодействию

1) серебра и бромоводородной кислоты

2) оксида серебра и бромоводородной кислоты

3) нитрата серебра и бромида калия

4) нитрата серебра и соляной кислоты

Сокращённое ионное уравнение $Ag^+ + Br^- = AgBr \downarrow$ описывает реакцию ионного обмена, в результате которой из ионов серебра $Ag^+$ и бромид-ионов $Br^-$, находящихся в растворе, образуется нерастворимый осадок бромида серебра $AgBr$. Для того чтобы это уравнение было верным, исходные вещества должны быть растворимыми в воде и диссоциировать на ионы, поставляя в раствор катионы серебра $Ag^+$ и анионы брома $Br^-$. Рассмотрим предложенные варианты.

1) серебра и бромоводородной кислоты

Взаимодействие металлического серебра ($Ag$) и бромоводородной кислоты ($HBr$). Серебро — металл, стоящий в ряду активности металлов после водорода, поэтому оно не вытесняет водород из кислот-неокислителей, к которым относится $HBr$. Реакция не протекает:

$Ag + HBr \nrightarrow$

Кроме того, в реакции участвует металлическое серебро $Ag$, а не ион $Ag^+$. Следовательно, этот вариант не подходит.

Ответ: Неверно.

2) оксида серебра и бромоводородной кислоты

Взаимодействие оксида серебра(I) ($Ag_2O$) и бромоводородной кислоты ($HBr$). Оксид серебра — это нерастворимое в воде твёрдое вещество. Реакция с кислотой протекает по следующей схеме (реакция обмена между основным оксидом и кислотой):

Молекулярное уравнение: $Ag_2O(тв) + 2HBr(р-р) = 2AgBr \downarrow + H_2O(ж)$

Так как $Ag_2O$ — нерастворимое соединение, в полном ионном уравнении оно записывается в молекулярной форме. $HBr$ — сильная кислота, диссоциирует на ионы. $AgBr$ — нерастворимый осадок.

Полное ионное уравнение: $Ag_2O(тв) + 2H^+(р-р) + 2Br^-(р-р) = 2AgBr \downarrow + H_2O(ж)$

В данном уравнении нет одинаковых ионов в левой и правой частях для сокращения, поэтому оно же является и сокращённым ионным уравнением. Это уравнение не соответствует заданному $Ag^+ + Br^- = AgBr \downarrow$.

Ответ: Неверно.

3) нитрата серебра и бромида калия

Взаимодействие нитрата серебра ($AgNO_3$) и бромида калия ($KBr$). Оба вещества являются растворимыми в воде солями (согласно таблице растворимости, все нитраты и соли калия растворимы). В водном растворе они диссоциируют на ионы.

Молекулярное уравнение: $AgNO_3(р-р) + KBr(р-р) = AgBr \downarrow + KNO_3(р-р)$

Полное ионное уравнение, учитывающее диссоциацию растворимых сильных электролитов:

$Ag^+(р-р) + NO_3^-(р-р) + K^+(р-р) + Br^-(р-р) = AgBr \downarrow + K^+(р-р) + NO_3^-(р-р)$

Сократим ионы-наблюдатели ($K^+$ и $NO_3^-$), которые присутствуют в обеих частях уравнения без изменений:

Сокращённое ионное уравнение: $Ag^+(р-р) + Br^-(р-р) = AgBr \downarrow$

Это уравнение в точности соответствует уравнению, данному в условии задачи.

Ответ: Верно.

4) нитрата серебра и соляной кислоты

Взаимодействие нитрата серебра ($AgNO_3$) и соляной кислоты ($HCl$). Нитрат серебра — растворимая соль, поставляет в раствор ионы $Ag^+$. Соляная кислота — сильная кислота, поставляет ионы $H^+$ и $Cl^-$. В данном случае источником анионов является соляная кислота, которая даёт хлорид-ионы $Cl^-$, а не бромид-ионы $Br^-$.

Молекулярное уравнение: $AgNO_3(р-р) + HCl(р-р) = AgCl \downarrow + HNO_3(р-р)$

Сокращённое ионное уравнение для этой реакции будет выглядеть так:

$Ag^+(р-р) + Cl^-(р-р) = AgCl \downarrow$

Это уравнение не соответствует заданному.

Ответ: Неверно.

11. Хлор реагирует с веществами, формулы которых

1) $Fe$

2) $HCl$

3) $NaOH$

4) $MgF_2$

5) $Cu(OH)_2$

1) Fe

Хлор ($Cl_2$) — сильный окислитель, который активно реагирует с большинством металлов. При взаимодействии с железом ($Fe$) при нагревании, хлор окисляет его до степени окисления +3, в результате чего образуется хлорид железа(III). Реакция экзотермическая и протекает достаточно бурно.

Уравнение реакции:

$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t} 2FeCl_3$

Ответ: Хлор реагирует с железом.

2) HCl

Хлор ($Cl_2$) и хлороводород ($HCl$) не реагируют друг с другом. В молекуле хлороводорода хлор находится в степени окисления -1. Хлор как простое вещество является окислителем и не может окислить ион хлорида ($Cl^-$) до более высокой степени окисления, так как для этого требуется более сильный окислитель, чем сам хлор.

Ответ: Хлор не реагирует с хлороводородом.

3) NaOH

Хлор реагирует с водными растворами щелочей, в том числе и с гидроксидом натрия ($NaOH$). Эта реакция является реакцией диспропорционирования, в которой хлор одновременно и окисляется, и восстанавливается. Продукты реакции зависят от температуры:

• При комнатной температуре (на холоду) образуются хлорид натрия и гипохлорит натрия:

  $Cl_2 + 2NaOH \rightarrow NaCl + NaClO + H_2O$

• При нагревании образуются хлорид натрия и хлорат натрия:

  $3Cl_2 + 6NaOH \xrightarrow{t} 5NaCl + NaClO_3 + 3H_2O$

Ответ: Хлор реагирует с гидроксидом натрия.

4) MgF₂

Хлор не реагирует с фторидом магния ($MgF_2$). Галогены образуют ряд активности, в котором более активный галоген может вытеснить менее активный из его солей. Ряд активности галогенов: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$. Хлор является менее активным галогеном, чем фтор, поэтому он не может вытеснить фтор из его соли.

Ответ: Хлор не реагирует с фторидом магния.

5) Cu(OH)₂

Хлор реагирует с гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$). Хотя гидроксид меди(II) является нерастворимым основанием, он может вступать в реакцию с хлором, особенно в виде водной суспензии. Реакция аналогична реакции со щелочами и является реакцией диспропорционирования. Хлор, растворяясь в воде, образует соляную и хлорноватистую кислоты ($Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons HCl + HClO$), которые затем нейтрализуются основанием $Cu(OH)_2$.

Суммарное уравнение реакции можно записать так:

$2Cl_2 + 2Cu(OH)_2 \rightarrow CuCl_2 + Cu(ClO)_2 + 2H_2O$

В результате образуются хлорид меди(II) и гипохлорит меди(II).

Ответ: Хлор реагирует с гидроксидом меди(II).